D级GPS控制测量技术设计书.docx

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D级GPS控制测量技术设计书

D级GPS控制网技术方案设计

一、课程设计的目的和任务

1.1.设计目的：

本次课程设计的主要目的是通过本课程的学习并结合“GPS”技术完成一项“GPS”D级网的技术设计，为下一步大比例尺数字测图提供基础控制。

能用所学的理论知识来解决设计中所遇到的实际问题，做到理论与实际相结合。

1.2.任务概述：

本次GPS控制测量任务和作业内容是在辽阳市境内吉洞峪，对吉洞峪地区进行村庄的地籍测量。

则需要在吉洞峪的测区范围内建立D级GPS网。

二、测区概况

2.1.测区自然地理概况

吉洞峪在辽阳市最南端，介于北纬40º40′至40º50′，东经123º00′至123º15′之间。

东与河栏镇，南与岫岩县三家镇、牧牛镇，西与海城市接文镇马风镇，北与隆昌镇、八会镇接壤。

乡政府驻地吉洞峪村距县政府（直线距离）45公里。

乡域境内山地占总面积的80%，属长白山系千山山脉。

该地区地势陡峭,山脉较多,北部和西南部比较平坦。

2.2民族种类

境内居民主要有满族、汉族，另有少量蒙古族、回族等。

其中满族人口占大多数。

2.3已有资料情况

1）本工程收集到国家二等点A1、A2、A3、A4、A5点作为本工程平面控制起算点。

2）根据设计提供的1：

5万地形图，1：

5万地形图之地物、地貌逼真，取舍恰当，为本次测量工作之交通、选埋、控制点联测及测图分幅等工作提供了方便。

（所根据的是中国人民解放军总参谋部测绘局1977年9月航摄地形图）

2.4测区的范围：

1）测区的位置：

测区的地理坐标为北纬40º40′至40º50′，东经123º00′至123º15′之间

2）测区的面积：

施测范围呈规则矩形，范围面积约18*21=378平方千米

三、设计的依据

（1）CH2001-92《全球定位系统（GPS）测量规范GB-T2009》

（2）CH1003-95《测绘产品质量评定标准》

（3）《工程测量规范》（GB50026-2007）

（4）《三、四等水准测量规范》（GB12898-91）国家技术监督局颁布

（5）《测绘技术总结编写规定》GBCH1001-91

（6）《城镇地籍调查规程》（1993.6）国土局制定，以下简称《规程》

（7）《吉洞峪地籍调查协议书》参考技术标准

（8）2.ZGB——96《地形图图式》

（9）《地勘测绘规范》地矿部1985年

（10）《1：

500、1：

1000、1：

2000地形图图式》

（11）本工程《技术课程设计指导书》

四、主要的技术指标

根据中华人民共和国测绘行业标准《全球定位系统测量规范GB-T2009》和辽阳市吉洞峪地形的具体情况，确定该测区可建立D级GPS网，GPS网中相邻点之间的距离满足下表要求：

4.1GPS测量

（1）根据规程规范，D级GPS网的精度要求如下表：

项目

平均边长（km）

固定误差a（mm）

比例误

差b（mm）

最弱边相对中误差

技术要求

5~10

≦10

≦10

1/45000

各等级GPS相邻点间弦长精度

δ=

式中：

δ—GPS基线向量的弦长中误差（mm），亦即等效距离误差。

a—GPS接收机标称精度中的固定误差（mm）。

b—GPS接收机标称精度中的比例误差系数（ppm）。

d—GPS网中相邻点间的距离（km）。

（2）GPS点的密度标准

项目

级别

相邻点最小距离

相邻点最大距离

相邻点平均距离

D

2

15

5-10

四等GPS相对定位测量的主要技术规定表1

平均边长D/km

GPS接收机性能

测量量

接受机标称精度优于/mm

同步观测接收数量

2

双频（或单频）

载波相位

10+3×10-6

≥2

四等GPS相对定位测量的主要技术规定表2

同时观测有效卫星数

≥4

卫星截止高度角

15°

有效观测卫星总数

≥4

观测时间段

≥1.6

观测时段长度/min

≥10

数据采样间隔

5～15

时段中任一卫星有效观测时间/min

≥3

点位几何图形强度因子/PDOP

<8

表3

同步环

闭合环或附合路线的边数（条）

最弱边相对中误差

坐标分量相对闭合差

环线全长相对闭合差

6.0

10.0

≤10

1/45000

表4地籍控制测量二级测距导线的主要技术规定

平均边长（km）

附合导线长度（km）

各边测距中误差（mm）

测角中差（"）

导线全长相对闭合差

测回数

DJ2DJ6

方位角闭合差（"）

0.2

2.4

1/10000

1

3

表5地籍图根控制测量导线的主要技术规定

级别

导线长度（km）

平均边长（m）

测回数

测回差（"）

方位角闭合差（"）

导线全长相对闭合差

坐标闭合差（"）

一级

1.2

120

1

2

18

1/5000

0.22

二级

0.7

70

1

1/3000

0.22

4.2水平角观测

使用科利达ＫＴＳ－４００型全站仪，采用方向观测法，其技术要求见表4和表6。

表6方向观测法的各项限差

项目

使用仪器：

南方NGS-352

同一方向各测回互差

9 〃

一测回各方向值2C互差

13°

4.2.1水平距离的观测

水平距离的观测用全站仪来完成，采用单程测量，测回数为1测回。

一、二级导线的主要技术要求见下列各表：

表7测距仪测距的各项限差

项目

使用仪器：

科利达KTS-400全站仪

同一测回读数间互差（MM）

5MM

4.2.2导线网

对外业观测成果和起算数据均进行100%的自检和作业组间的互检后。

平差用南方平差易-2000软件在微机上进行，计算前用已有的计算实例进行可靠性检查，然后进行平差计算，并评定每个导线点的点位中误差及点间中误差。

一、二、三级导线最弱点点位中误差分别小于1.4mm,4.2mm,14.0mm。

五、坐标系统的选择

GPS基线向量为WGS-84坐标系。

GPS网平面平差成果为1954北京坐标系坐标并转换为本测区相应的独立坐标系坐标。

高程系统采用1956年黄海高程系统。

时间系统采用北京时间系统。

六、设计方案

6.1布网的原则

在实际布网设计时遵循以下几个原则：

ⅠGPS网一般应采用独立观测边构成闭合图形，如三角形、多边形或附合线路，以增加检核条件，提高网的可靠性。

ⅡGPS网作为测量控制网，其相邻点间基线向量的精度，应分布均匀。

ⅢGPS网点应尽量与原有地面控制点相结合。

重合点一般不少于3个（不足时应联测），且在网中分布均匀，以可靠地确定GPS网与地面之间的转换参数。

ⅣGPS网点应考虑与水准点重合，而非重合点，一般应根据要求以水准测量（或相当精度的测量方法）进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点。

Ⅴ为了便于GPS的测量观测和水准联测，减少多路径影响，GPS网点一般应设在视野开阔和交通便利的地方。

Ⅵ为了便于用经典方法联测或扩展，可在GPS网点附近布设一通视良好的方位点以建立联测方向，方向点与观测站距离一般应大于300米。

6.1.1.GPS网型网型方案设计

GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接、三角锁连接、导线网连接、星形连接等几种基本方式。

本次主要采用边连接式，每次用四台接收机，组成GPS网，能保证网的几何强度，提高网的可靠指标。

6.2.图上展绘已知点（或图上查找已知点）

通过在1:

5万的吉洞峪地形图上查找，找到国家二等水准点A1、A2、A3、A4、A5，以及国家三等水准点B1，并通过已知控制点向测区的村庄布设低等级的控制点C1至C7。

并在图上进行展绘成图。

6.3按点位要求与测区情况在图上选点布网

1）在选点布网前：

搜集测区范围内有关的地形图、交通图及测区总体建设规划和近期发展方面的资料。

若任务需要，还应搜集有关的地震、地质资料等。

然后应对上述资料分析研究，必要时进行实地勘察。

2）进行图上设计：

在设计图上应标出新设计的GPS点的点位、点名、点号和级别。

3）GPS网的布设应视其目的、要求的精度、卫星状况、接收机类型和数量、测区已有的资料、测区地形和交通状况以及作业效率综合考虑，按照优化设计原则进行。

我测区接收机的数量为4台套，根据m=CN/n，其中C=7，N=4，n=16，得到重复设站数为1.75>1.6，故符合。

4）经济方面：

考虑该项目投入的资金和具体支出，并且充分利用制高点和高建筑物等有利地形，充分利用旧点，以便节省造标埋石的费用。

5）物力方面：

选点时应考虑在村庄或者人口较多的地区，这样有利于基准站的架设，考虑到仪器的搬运问题和测区距员工的休息的远近。

6）人力方面：

选点时应在村落周围或者附近，避免山区和偏远的地方，有利于基准站架设和节省人力和时间。

具体的布网图形如下：

（cass绘图）

以及手机照射成图

具体点见名称及高程信息见上图

设重复设站数m=1.75

GPS控制点数:

16

接收机台数:

4

由以上数据计算观测时段数=（16*1.75）/4=7

由图可知，观测时段数=7

所以符合要求

6.4.判断和检查点间的通视（主要点间）

布设点的时候应该判断所布设的点是否通视，别记录下不通视的边数。

影响通视的因素主要是球气差的影响。

通过对图纸分析和实地考察，以下三组存在通视问题。

A1（大顶山）与C6（花红峪）

A2（杉光山）与C4（后腰岭）

A5（弯岭沟）与C9（平杏沟）

但大顶山位于至高点，花红峪位于村落地带，故通视良好。

而弯岭沟和平杏沟都是村落地带，故通视也良好，杉光山地势高，后腰岭位于村落地带，地势较低，故也通视。

6.5.外业选点埋石

6.5.1选点

由于GPS测量观测站之间不一定要求相互通视,而且网的图形结构也比较灵活,所以选点工作比常规控制测量的选点要简便。

但由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量结果的可靠性有着重要的意义,所以选点工作还应遵守以下原则:

Ⅰ应设在易于安装接受设备、视野开阔的较高点上。

Ⅱ目标要显著,视场周围15°以上不应有障碍物,以减小GPS信号被遮挡或被障碍物吸收。

Ⅲ应远离大功率无线电发射源（如电台、微波站等）,其距离不小于200m;远离高压输电线和微波无线电信号传送通道,其距离不得小于50。

以避免电磁场对GPS信号的干扰;

Ⅳ附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接受的物体,以减弱多路径效应的影响。

Ⅴ应选在交通方便,有利于其他观测手段扩展与联测的地方。

Ⅵ基础稳定,易于点的保存。

Ⅶ人员应按技术设计进行踏勘;在实地按要求选定点位。

当利用旧点时,应对旧点的稳定性、完好性,以及觇标是否安全、可用性进行检查,符合要求方可利用。

Ⅷ点之记：

在埋石工作完成后按照统一格式绘制和整理点之记，采用标准A4纸张打印输出，确保点之记内容完整、格式统一、整齐美观。

点之记中的交通路线图、交通情况、点位略图及点位说明要尽可能多地增加找点信息，以便查找点位，并力求简单，语言精练。

位于测图范围内的D级GPS点无需绘制点之记

6.5.2标志埋设

（1）埋石点的埋设规格见下图：

（单位：

厘米）

GPS点应埋设具有中心标志的标石，以精确确定点位，点的标石和标志必须稳定、坚固长久保存和利用。

注：

控制点中心标志要求：

GPS点中心标志均为：

Φ5cm×0.5cm的不锈钢顶盖，中间焊接10cm长Φ0.8cm的实心不锈钢螺丝，底部有螺丝帽。

不锈钢顶盖中间有球面隆起，并刻有“＋”字，不锈